基于數值模擬的鋁合金殼體的鑄造工藝優(yōu)化

太原工業(yè)學院基于數值模擬的鋁合金殼體的鑄造工藝優(yōu)化指導老師：梁紅玉、白瑞122018208朱剛2016年6月20日目錄1.研究背景2.研究內容3.研究方法4.模擬分析5.結論1.研究背景鋁合金在今天社會生產中發(fā)揮著越來越重要的作用，鋁合金零件主要靠鑄造方式制成，而我國目前的鑄造水平還不是很高，為了順應當代可持續(xù)發(fā)展的生產方式，優(yōu)化鋁合金鑄造工藝變得必不可少。并且金屬重力型鑄造又是一種常用的鑄造方法，隨著時代的發(fā)展，計算機和傳統(tǒng)的生產方法相給合，使用計算機進行零件設計，鑄造模擬已經成為了一種生產趨勢，既提高了生產效率，又減少了資源浪費，所以本課題的研究很具有意義。2.研究內容1.查閱相關鑄造書籍，根據殼體零件設計澆注系統(tǒng)和冒口；2.使用Pro-E繪制殼體零件、澆注系統(tǒng)和冒口；3.使用華鑄CAE模擬鋁合金鑄造生產過程，觀察零件上是否存在縮孔縮松缺陷，對冒口形狀尺寸和鑄造溫度進行修改，尋找最優(yōu)的冒口尺寸和鑄造溫度。3.研究方法

該殼體的輪廓尺寸為最大直徑φ412mm，兩個平臺直徑分別為φ240mm，φ168mm，高300mm，最薄壁厚為23mm，最厚壁厚64mm，重48kg，材質為ZL113。

澆鑄系統(tǒng)總長度為530mm，分為澆口，直澆道，橫澆道，內澆道四部分

頂冒口底面直徑為168mm高為200mm拔模斜度為80°四個小冒口長、寬、高均為80mm導圓角Φ10mm側面補貼長50mm將各部分裝配到一起形成總裝圖，導出stl文件4.模擬分析前置處理12用于凝固用于充型計算分析重力補縮的原理為隨著溫度降低，部分熔液變?yōu)楣腆w，體積收縮，在重力作用下該區(qū)域的上端會產生孔隙，從而形成縮孔縮松。

液相分布鑄型壓力鑄件色溫縮孔縮松通過對液相分布，觀看鑄件凝固過程液態(tài)分布情況，以此判斷鑄造的凝固收縮可能發(fā)生的部位，孤立液相區(qū)會進一步冷卻凝固，最后可能產生縮孔縮松結果分析方案一方案二方案三方案四頂冒200mm側冒80mm補貼50mm頂冒100mm側冒90mm補貼50mm頂冒50mm側冒80mm補貼98mm頂冒25mm側冒72mm補貼98mm冒口優(yōu)化方案五方案六頂冒25mm側冒60mm補貼98mm頂冒25mm側冒50mm補貼98mm由上表可得，方案五為最合適的冒口設計740℃720℃700℃680℃溫度優(yōu)化綜上，740℃的鑄造初始溫度為最優(yōu)溫度最優(yōu)鑄造工藝頂冒口25mm側冒口60mm補貼98mm初始溫度740℃5.結論1.基于Pro-E的設計平臺，可以將所設計的零件形象直觀的展現(xiàn)在我們面前，讓設計趨于簡單化，容易修改設計中出現(xiàn)的錯誤，提高了設計人員的設計效率和興趣，為后期的鑄造模擬提供了強大的數據支持。2.將華鑄CAE模擬軟件應用到鋁合金鑄造工藝優(yōu)化的設計中，成功解決了鑄件出現(xiàn)縮孔縮松的問題，實現(xiàn)了鑄造過程的可視化，讓人們更好的了解鑄造時的充型及凝固過程，對鑄造過程中鑄件溫度，鑄型溫度，鑄型壓力，液相分布等變化有基本認識。3.通過華鑄CAE軟件對鋁合金殼體的鑄造模擬，獲得的最優(yōu)鑄造方案可以直接應用于現(xiàn)實生產，不僅可以有效的降低次品率，還可以節(jié)約材料和能源。獲得高質量的鑄件，對未來的使用者有了更安全的保障。4.將Pro-E和華鑄CAE結合使用在鑄造工藝上，是現(xiàn)代